机器人系统多学科协同优化设计

将多学科设计优化思想应用于机器人系统的设计问题.首先介绍了协同优化算法的主要思想与框架,然后以二自由度机器人的设计为例,着重研究用协同优化算法完成机器人的运动学、静力学、动力学与控制学的多学科设计优化.优化结果证明了协同优化算法解决复杂机器人系统多学科设计优化问题的有效性,为解决更为复杂的机械系统的设计优化问题奠定了基础.     

多学科设计优化方法及其在水下航行器设计中的应用

运用多学科设计优化算法(MDO)对鱼雷系统进行总体设计,是目前水中兵器领域的一大拓展。传统的鱼雷总体设计不能很好地实现各个子系统之间的协同效应,所取得的最终设计结果往往不是系统的全局最优解。这里基于MDO方法的鱼雷总体设计分析就在很大程度上解决了该问题。     

协同优化算法的改进

针对协同优化算法是多学科设计优化方法中应用最广、效果最好的MDO算法,但是在应用中存在计算困难的现状,分析了引起协同优化算法计算困难的原因,提出一种改良的协同优化算法——ICO多学科设计优化方法。改进学科一致性约束,增加系统级罚函数,采用快速启动方法,较好地克服了协同优化算法存在计算困难的缺点。标准算例试验结果表明,ICO多学科设计方法能够有效提高算法的稳定性、可靠性和计算效率。     

基于粒子群优化和协同优化的多学科设计优化研究

协同优化是进行多学科设计优化的有效方法之一。本文将粒子群优化算法应用于协同优化,通过对系统级优化等式约束条件进行转换,克服了协同优化自身内部的计算缺陷,有效解决了当原始系统优化问题不满足Kuhn-Tucker条件时导致的计算困难,最后以数值计算和减速器设计为例进行了验证。结果表明本文提出的方法是有效的,同时也为将新型算法应用于多学科设计优化问题提供了参考。     

圆柱螺旋压缩弹簧的多学科协同优化设计

引入多学科设计优化理论解决圆柱螺旋压缩弹簧的优化设计问题。针对圆柱螺旋弹簧优化设计存在的多目标、多约束特点,建立了圆柱螺旋压缩弹簧的多学科优化设计模型,并采用协同优化算法,完成了优化模型的求解。优化结果证明了协同优化算法解决圆柱螺旋压缩弹簧的优化设计优化问题的有效性,为解决更为复杂机械系统的设计优化问题奠定了基础。     

准时制生产模式下预制构件订单间调度与订单内调度的联合优化

在预制构件实际生产过程中，通常一个订单中包含多个工件。为满足客户交货期和方便管理，来自同一订单的工件需要连续生产，就需要解决订单间调度与订单内调度的联合优化问题(JOP＿IOSIOS)。该问题是比传统流水线调度问题更为复杂的问题，是典型的NP-hard问题。为解决该问题，通过对工序约束、订单间、订单内约束等的深入分析，基于准时制生产模式，以最小化总提前和拖期惩罚费用为目标建立了混合整数规划模型。鉴于问题的复杂性，基于分解与协同进化框架，提出一种有效的协同进化混合遗传—离散差分进化算法(CoHGA-DDE)。其主要思想是首先构造订单间调度种群和订单内调度种群，然后对两个种群分别采用离散差分进化策略和遗传进化策略，并通过两个种群之间的交互作用来提高各自性能。为验证协同进化框架和CoHGA-DDE的有效性，设计了协同进化遗传算法(CoGA)、协同进化离散差分进化算法(CoDDE)、遗传算法(GA)、离散差分进化算法(DDE)、和迭代贪婪(IG)算法。对不同规模订单进行测试，计算结果显示，与GA,DDE和IG相比，协同进化方法具有更好的求解质量和鲁棒性，而在协同进化方法中，CoHGA-DDE具...     

基于协同优化算法的平面连杆机构多学科设计优化

在传统的机构优化理论的基础上,结合机构设计的非线性、学科之间存在耦合性的特点,引入多学科设计优化的思想,进行平面连杆机构的设计优化.以平面四杆机构为例,首先按照学科分析模块分解平面连杆机构优化问题,然后采用改进的多学科设计优化的协同优化算法,实现平面连杆机构的机构学和控制两个学科的设计优化.研究结果表明,优化的机构不仅满足各个学科的约束,取得了各个目标函数的最优值,而且也获得了整体近似最优解.     

卫星总体多学科设计优化过程分析

多学科设计优化方法是实现卫星设计“快、好、省”目标的有效手段，但在实际应用中存在较大困难。根据多学科设计优化方法中多学科设计、多学科分析和多学科优化问题的分解思路，分析了多学科设计优化方法应用于卫星总体设计存在的现实困难和工程实践中必须考虑的设计因素；通过对卫星总体设计过程的分解与分析，提出了多学科设计优化方法与卫星总体设计流程相融合的技术途径，为进一步构建面向卫星总体设计的分布式协同软件框架提供了参考。     

利用协同优化方法实现复杂机械系统的设计优化

利用协同优化方法实现了四辊轧机机座的结构参数设计优化。根据多学科设计优化对复杂系统进行设计优化的思想,提出将复杂机械系统分解为若干个简单的子系统进行设计优化。协同优化是近年来发展较快的一种多学科设计优化算法,描述了应用于复杂工程系统优化设计的协同优化方法。在协同优化的系统级优化中,引入松弛变量,将一致性等式约束转化为不等式约束,松弛变量的取值影响系统级优化的收敛速度。通过对四辊轧机机座的结构参数设计优化,给出了利用协同优化方法进行复杂机械系统设计优化的一般思路,为解决更为复杂的机械系统的设计优化问题打下了基础。算例证明了协同优化算法解决复杂机械系统设计优化问题的有效性。     

基于FORM的齿轮传动多学科优化设计

通常多学科设计优化是一种确定性设计方法,未考虑不确定性因素的影响。为降低多学科设计优化过程中不确定性因素对系统性能的影响,将一次可靠性方法与协同优化方法相结合,应用到多学科设计优化中。建立基于一次可靠性方法的协同优化的数学模型,并阐述其求解流程,该方法可用于多学科设计优化领域的可靠性设计问题。分别运用协同优化方法和基于一次可靠性方法的协同优化实现了减速器齿轮传动的多学科优化设计,在这两种方法的系统级优化中,引入松弛变量,将一致性等式约束转化为不等式约束,使算法易于收敛。优化结果表明基于一次可靠性方法的协同优化方法求得的最优解使得约束条件满足了可靠性要求,提高了系统的可靠性,具有实际工程意义。     

求解柔性车间作业调度的知识型协同演化方法

提出了一种求解柔性车间作业调度的知识型协同演化方法。在该方法中,各个种群采用不同的进化方法和参数设置来推进各自的演化进程;种群之间通过相互的资源竞争和信息共享,共同推动整体算法的进化进程。采用柔性作业车间调度问题的15个标准实例进行实验,结果表明所提方法在优化性能方面优于近期公开发表的七种典型方法。     

基于混合协同进化算法的可调节产品族优化设计

针对产品族设计中平台通用性与实例产品性能的平衡问题,在分析可调节平台产品开发特点的基础上,基于多平台产品族设计空间的二维染色体表达方式,提出了混合协同进化的产品族优化设计方法.将通用性与设计变量种群的进化分别放入主一附两个相关过程,主过程使用第二代非支配排序遗传算法求解平台通用性与产品性能的Pareto前沿,附过程使用粒子群优化算法,以并行方式搜索每个通用性等级下满足约束的产品族优化方案,避免了两类种群同步进化带来的数据扰动问题.通用性种群对设计变量种群施加约束,保证二者变量共享的一致性.通过单相异步电动机产品族优化设计实例.验证了优化方法与算法的有效性.     

隧道掘进机刀群与盘体支撑筋耦合布置设计

刀盘是全断面隧道掘进机(Tunnel boring machine,TBM)的关键部件,TBM刀盘系统设计直接关系掘进效率和可靠性。刀盘系统设计的关键是复杂岩石边界下刀群布置设计与刀盘盘体结构设计,二者相互耦合,相互影响。分析刀群与盘体支撑结构之间空间位置耦合以及支撑结构与刀盘强度刚度之间的非线性耦合关系,建立刀群与盘体支撑结构耦合布置优化模型,提出多子系统协同进化的刀具适应性布置与盘体结构耦合设计方法。以引洮工程为例进行验证,结果表明：支撑筋初始安装角与刀盘强度、刚度之间存在非线性函数关系,多子系统协同进化方法求解出的刀群与支撑筋耦合布置方案的最大等效应力、最大变形量、不平衡力矩、不平衡力、顺次角度等指标相比原方案降低了30%以上,以此证明提出的耦合优化模型及其求解方法的可行性和有效性,可为TBM刀盘系统设计提供一定的借鉴与方法支撑。     

基于多粒度共进化功能能推理的机械运动方案设计新方法

提出了基于多粒度共进化功能推理的机械运动方案设计方法.首先分析了共进化功能推理模型和多粒度设计模型的特点,并结合二者的优点构造了一种多粒度的共进化功能推理模型;然后将该推理模型应用于机械运动方案设计,提出了一种面向机械运动方案设计的共进化功能推理方法,该方法采用分类功能来描述机构单元及机械系统的运动特征信息,将机构单元和机械系统都采用运动功能变换函数进行抽象表达,通过功能推理来生成机械运动变换单元的串联组合方案;随即给出了相应的功能推理算法流程,通过与已有算法的比较详细分析了该算法的特性,并讨论说明了该算法所具有的效率高、可精确描述运动功能变换特性等优点;最后通过电线进给机构运动方案设计实例验证了该方法的有效性.     

遗传算法在流体机械优化设计中的应用

作为一种全新的随机优化方法 ,遗传算法已广泛地应用于透平机械设计的多个方面 ,例如遗传算法直接用于气动元件的形状优化设计 ,遗传算法与一定的计算流体动力学方法结合参与流场的分析和计算等等。本文是对遗传算法在流体机械优化设计方面应用的一个综述。     

遗传算法在机械优化设计中的应用现状及展望

阐述了遗传算法的基本原理，基本概念和特点，简介了遗传算法在机械优化设计中的应用现状，实现步骤以及求解约束优化问题时应采取的措施，并对遗传算法的研究和应用进行了展望。     

基于CBR和遗传算法的模具智能CAD系统

在分析和总结当前智能设计方法的基础上，采用CBR与遗传算法这两种智能技术，用C Builder和SQL Server开发了一个模具智能CAD系统，集成人机智能进行模具结构方案优化设计。     

产品概念设计可拓进化方法研究

在分析现有概念设计求解策略的基础上，提出了基于可拓学理论与遗传算法相结合的概念设计求解模型，并通过可拓评价方法建立了遗传算法的适应值函数，从而完成产品概念设计。     

基于遗传算法的发动机气门弹簧的优化设计

本文就发动机气门弹簧,具体阐述了遗传算法在发动机零部件优化设计中的应用。通过实例计算表明,该算法具有较好的应用前景。     

解决U形装配线平衡调度问题的免疫协同进化算法

研究了混流U形装配线平衡与调度的多目标集成优化问题,提出了一种基于Pareto最优的多目标克隆免疫协同进化算法。该算法以两个单克隆抗体群对应平衡与调度两个子问题,分别编码并协同进化,以一个多克隆抗体群保存最优完整解并采取精英策略,使得子种群间既存在协作也存在竞争。提出从抗体的基因型和表现型同时评价抗体亲和度,并改进了共生伙伴选择机制以提高算法的收敛性能。仿真实例证明算法有着更快的收敛速度且比单种群进化算法更适于U形装配线平衡调度问题的求解。